Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), os astrônomos encontraram uma galáxia bebê em rotação numa época em que o Universo tinha apenas 7% da sua idade atual.
© ALMA/Hubble (aglomerado de galáxias RXCJ0600-2007)
Assistida pelo efeito de lente gravitacional, a equipe foi capaz de explorar pela primeira vez a natureza de pequenas e escuras "galáxias normais" no início do Universo, representativas da população principal das primeiras galáxias, o que avança em muito a nossa compreensão da fase inicial da evolução galáctica.
Muitas das galáxias que existiam no início do Universo eram tão pequenas que o seu brilho está bem abaixo do limite dos maiores telescópios atuais da Terra e no espaço, dificultando o estudo das suas propriedades e estrutura interna. No entanto, a luz proveniente da galáxia chamada RXCJ0600-z6 foi altamente ampliada por lentes gravitacionais, tornando-a um alvo ideal para estudar as propriedades e a estrutura de galáxias bebês típicas.
A lente gravitacional é um fenômeno natural no qual a luz emitida por um objeto distante é curvada pela gravidade de um corpo massivo, como uma galáxia ou um aglomerado de galáxias localizado em primeiro plano. Quando olhamos através de uma lente gravitacional, a luz de objetos distantes é ampliada e as suas formas são esticadas, ou seja, é um "telescópio natural" que flutua no espaço.
A equipe do levantamento ALCS (ALMA Lensing Cluster Survey) usou o ALMA para procurar um grande número de galáxias no início do Universo que são ampliadas pelo efeito de lente gravitacional. Combinando o poder do ALMA, com a ajuda dos telescópios naturais, os pesquisadores são capazes de descobrir e estudar galáxias mais fracas.
Porque é que é crucial explorar as galáxias mais fracas do início do Universo? A teoria e as simulações preveem que a maioria das galáxias formadas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang são pequenas e, portanto, tênues. Embora várias galáxias no início do Universo já tenham sido observadas anteriormente, devido às capacidades dos telescópios as estudadas foram limitadas aos objetos mais massivos e, portanto, às galáxias menos representativas no início do Universo.
A única maneira de entender a formação padrão das primeiras galáxias e obter uma imagem completa da formação de galáxias é focar nas galáxias mais fracas e numerosas. A equipe do ALCS realizou um programa de observação em larga escala que levou 95 horas, muito tempo para observações típicas do ALMA, para observar as regiões centrais de 33 aglomerados de galáxias que podiam provocar lentes gravitacionais. Um destes aglomerados, chamado RXCJ0600-2007, está localizado na direção da constelação de Lebre e tem cerca de 1.000 trilhões de vezes a massa do Sol.
A equipe descobriu uma única galáxia distante que está sendo afetada pela lente gravitacional criada por este telescópio natural. O ALMA detectou a luz de íons de carbono e poeira estelar na galáxia, juntamente com dados obtidos com o telescópio Gemini, e determinou que a galáxia é vista cerca de 900 milhões de anos após o Big Bang (há 12,9 bilhões de anos).
Uma análise mais profunda dos dados do ALMA e do Gemini sugeriu que parte desta fonte é vista 160 vezes mais brilhante do que realmente é. Ao medir com precisão a distribuição de massa do aglomerado de galáxias, é possível "desfazer" o efeito de lente gravitacional e restaurar a aparência original do objeto ampliado. Ao combinar dados do telescópio espacial Hubble e do VLT (Very Large Telescope) do ESO com um modelo teórico, a equipe conseguiu reconstruir a forma real da distante galáxia RXCJ0600-z6.
A massa total desta galáxia equivale a cerca de 2 a 3 bilhões de sóis, o que corresponde a aproximadamente 1/100 do tamanho da Via Láctea. O que surpreendeu a equipe é que RXCJ0600-z6 está girando. Tradicionalmente, pensava-se que o gás nas galáxias jovens tinha um movimento caótico e aleatório. Apenas recentemente o ALMA descobriu várias galáxias jovens em rotação que desafiaram a estrutura teórica tradicional, mas estas eram várias ordens de magnitude mais brilhantes do que RXCJ0600-z6.
Esta galáxia foi selecionada, entre centenas, para ser observada pelo telescópio espacial James Webb, o telescópio espacial de próxima geração a ser lançado este ano. Por meio de observações conjuntas usando o ALMA e o Webb, será possível desvendar as propriedades do gás e das estrelas numa galáxia bebê e os seus movimentos internos.
Quando o TMT (Thirty Meter Telescope) e o ELT (Extremely Large Telescope) estiverem concluídos, podem ser capazes de detectar aglomerados de estrelas na galáxia e, possivelmente, até mesmo identificar estrelas individuais. Há um exemplo de lente gravitacional que tem sido usado para observar uma única estrela a 9,5 bilhões de anos-luz, e esta investigação tem o potencial de estender esta distância para menos de um bilhão de anos-luz após o nascimento do Universo.
Um artigo foi publicado no Astrophysical Journal.
Fonte: Institute for Cosmic Ray Research
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